混凝土膨胀加强带应用初探

时间:2014/06/18 | 作者: | 分类:技术储备 | 浏览:293 ℃ | 发表评论
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本文通过论述混凝土膨胀加强带的技术原理,对比后浇带做法,探讨了混凝土膨胀加强带的技术优缺点,提出了膨胀加强带设计及施工要点。

混凝土膨胀加强带

1、引言

随着建筑功能要求的不断提高,使得越来越多的超长钢筋混凝土建筑不断出现,并要求建筑结构不留缝。目前通常采用的是增设后浇带或膨胀加强带的做法。
后浇带是现浇钢筋混凝土结构施工过程中,用于克服由于温度收缩和结构主体沉降而可能产生的有害伸缩和沉降的一种临时施工缝。后浇带的设置通常为每30~40米设置一道,宽度800~1000mm,一般钢筋不切断,且要配置适量的加强钢筋,待后浇带两侧混凝土浇筑完2个月后,将两侧混凝土表面凿毛,清洗干净再用比设计强度等级高一级的混凝土(宜用加膨胀剂的补偿收缩混凝土)浇灌,振捣密实并加强养护。现浇钢筋混凝土结构后浇带宜布置在剪力较小的跨度中间范围以内。
设置后浇带的优点是显而易见的,可避免设伸缩缝,施工方便,节省造价,使建筑立面效果好,有利于发挥建筑物的使用功能,在大底盘多塔建筑的大空间地下室连成一体的工程更具优势。
任何事物都具有两重性,后浇带也有以下几点缺点:
(1)留于基础底部结构的后浇带,需要2个月甚至更长的时间,期间后浇带中将不可避免地落进各种各样的垃圾杂物,由于底部结构钢筋较粗较密,使得清理工作非常艰难;
(2)后浇带贯穿整个地下、地上结构,所到之处遇梁断梁,遇板断板,给施工带来很多不便,因而影响结构施工进度;
(3)在后浇带灌筑混凝土前,需将两侧混凝土凿毛并清理干净,施工非常困难,而有些结构混凝土与后浇带混凝土浇筑时间间隔较长,新旧混凝土的粘结强度很难保证,又由于浇筑时间差,造成这些结构的混凝土的干缩大部分已于后浇带灌筑前完成,因此,后浇带混凝土的干缩容易在新旧混凝土的连接处产生裂缝,从而引起渗水。
采用以膨胀混凝土加强带取代后浇带的连续浇筑无缝施工技术,不仅消除了如前所述后浇带施工带来的一些弊端,还增加了混凝土的密实度,提高混凝土的强度及抗裂、防渗性能,同时缩短了工期,节省了造价。

2、膨胀混凝土加强带的技术原理

由于普通混凝土存在收缩导致开裂现象,破坏结构,设计一般是以设置临时性收缩变形缝的方法释放大部分收缩应力,经过一段时间后再以较大膨胀量的混凝土回填此缝。膨胀加强带的技术原理是在带内混凝土中掺加适量膨胀剂(例如高效混凝土膨胀剂UEA、CEA、AEA、FEA等),通过水泥水化产物与膨胀剂的化学反应,使混凝土产生适量膨胀。高效混凝土膨胀剂UEA的主要成分是无机铝酸盐和硫酸盐,当UEA加入到普通水泥混凝土中,拌水后和水泥组分共同作用,生成大量膨胀结晶水化物——水化硫铝酸钙,这种产物使混凝土产生适度膨胀,在钢筋和临位的约束下,在混凝土结构中建立0.2MPa~0.7MPa预压应力,这一预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力,使结构的收缩拉应力得到大小适宜的补偿,从而防止或减少混凝土收缩开裂,并使混凝土致密化,提高了混凝土结构的抗裂防渗能力。加强带设置在混凝土收缩应力发生最大的地方,通常是房屋长度方向的中间位置,对于超过普通混凝土伸缩缝设置距离过长的且要求连续无缝施工的混凝土结构,可以在适当部位设置多条膨胀加强带。大量的工程实践证明,采用膨胀加强带,可以连续施工,超长混凝土结构不留缝且不裂,减少了分缝处理带来的麻烦,大大缩短了工期,取得了显著的经济效益。
从理论上说,后浇带是采取完全“放”的方法来解决大面积、大体积钢筋混凝土收缩应力问题,概念较为清晰,从多年的工程实践也证明了这点。而加强带是采取“抗”的方法,膨胀加强带由于其本身的作用原理,在建筑的沉降差的控制上存在缺陷,这也决定了其不可能完全取代后浇带。

3、膨胀混凝土加强带的技术要点

3.1设计要点

膨胀加强带设计过程中必须根据结构的具体情况,适当的选取膨胀剂及确定限制膨胀率,合理的布置膨胀加强带以及设置膨胀加强带的宽度,这既是膨胀加强带取代伸缩缝技术的设计关键,又是这种无缝设计施工技术更为广泛应用所必须解决的问题。由于膨胀混凝土在限制条件下的早期膨胀变形过程较为复杂,各种力学参数又随时间不断变化,故增加了上述问题的复杂性。
膨胀加强带的布置原则:
(1)加强带的数量及其位置宜根据公式计算确定,根据每条加强带的补偿能力确定其数量。
(2)加强带的宽度不宜太窄,一般控制在2m~3m。
(3)膨胀加强带的位置宜布置在拉应力较大、配筋变化或截面突变以及应力集中部位。
正如强度是水泥的第一特性指标一样,限制膨胀率是混凝土膨胀剂的第一特性指标。补偿收缩混凝土的工程效果,与限制膨胀率大小有直接的关系,而限制膨胀率受水泥、膨胀剂品种以及掺量的制约。补偿收缩混凝土限制膨胀率的主要影响因素如下:
(1)膨胀剂与粉煤灰掺量试验结果表明,随着内掺量的增加,7d水中膨胀有所提高,但提高的幅度不是很大。随着龄期的延长,内掺量造成的限制膨胀率显著拉开,成倍增加。
(2)砂率。试验结果表明,砂率高时7d水中膨胀率也较高,但随着龄期的延长,限制膨胀率水平非常接近。
(3)泵送剂品种。试验结果表明,使用同一配合比,不同品种或型号的泵送剂,泵送剂与膨胀剂之间存在着一定的适应性或匹配性,有的泵送剂使混凝土产生收缩,或在一定程度上削弱膨胀剂的作用。
(4)水灰比。试验结果表明使用同一用量的水泥、内掺料及骨料,W/C变化范围为0.45~0.54,限制膨胀率随着W/C降低而增加,但只要供水成分,长龄期的限制膨胀率则非常接近。
(5)强度等级。试验结果表明,内掺料一样,普通混凝土强度等级越高,其限制膨胀率也就越大,但混凝土强度等级较高时因为强度等级高且强度发展迅猛,虽内掺料绝对用量高但限制膨胀率却较低。
膨胀加强带有构造简单,施工方便,材料用量较少,易于控制工程造价保持结构的整体性,有利于结构抗震等优点。但沉降后浇带不得改为膨胀加强带。

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